​一文搞懂數控車床加工刀具補償功能

一、數控車床用刀（dāo）具（jù）的交換功能

1. 刀具的交（jiāo）換（huàn）

指令格式一：T0101；

該指令為FANUC係統轉刀指令，前（qián）麵的T01表示換1號刀，後麵的01表示使用1號刀具補償。刀具（jù）號與（yǔ）刀補號可以相同，也（yě）可以不同（tóng）。

指令格式二（èr）： T04D01；

該指令為（wéi）SIEMENS係統轉（zhuǎn）刀指令，T04表示換4號刀，D01表示使用4號刀的1號刀沿作為刀（dāo）具補償存儲器。

2. 換刀點

所謂換刀點是指刀架自（zì）動轉位時的位置。

大部分數控車床，其換刀點的（de）位置是任意的，換刀（dāo）點（diǎn）應選在刀具交換過（guò）程中（zhōng）與工件或夾具不發生幹涉的位置。還有一（yī）些機床的換刀點位置是一個固定點，通常情況（kuàng）下，這些點選在靠（kào）近機床參考點的位置，或者取機床的（de）第二參考點來作為換刀點。

二（èr）、刀具補（bǔ）償功能

1. 刀（dāo）具補（bǔ）償（cháng）功能的（de）定義（yì）

在數控編程過程中（zhōng），為使編程工作更加方便，通（tōng）常將數控刀具的（de）刀尖假想成一個點，該點稱為刀位點或刀尖點。

數控機床根據刀具（jù）實際（jì）尺寸，自動改變機床（chuáng）坐標軸或刀具刀位（wèi）點位置，使實（shí）際加工輪廓和編程（chéng）軌跡完全一致的（de）功能，稱為刀具補償（係統畫（huà）麵上為“刀具補正”）功能。

數控車床的刀（dāo）具補償（cháng）分為：

刀具偏移（也（yě）稱為刀具長度補償）

刀尖圓弧半徑補償

2. 刀（dāo）位點的概念

所謂刀位點是指編製程序和加（jiā）工時，用於表示刀具（jù）特征的點，也（yě）是對刀和加工的基準點。  數（shù）控車刀的刀位點。尖形車（chē）刀的刀位點通常（cháng）是指刀具的刀尖；圓弧形車刀的刀位點（diǎn）是指圓弧刃的圓心；成形（xíng）刀具的刀位點也通（tōng）常是指刀尖。

三、刀具偏移補償

1. 刀具偏移的含義

刀具偏移是（shì）用來補償假定刀具長度與基（jī）準刀具長度之長度差的功能（néng）。車床數控（kòng）係統規（guī）定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。

刀具幾何偏（piān）移：由於刀具的幾（jǐ）何（hé）形狀不同和刀具（jù）安（ān）裝位置不同而產（chǎn）生的刀具偏移。

刀具磨損偏移：由刀（dāo）具刀尖的磨損（sǔn）產生的刀具偏移。

FANUC係統的刀（dāo）具（jù）幾何偏移參（cān）數設置，如要進行（háng）刀具磨損偏移設置則（zé）隻（zhī）需按下軟鍵[磨耗]即可進入相應的設置畫麵。

圖中的代碼“T”指刀沿類（lèi）型（xíng），不是指刀具號，也不是指刀補號（hào）。

2. 利（lì）用刀具幾何偏移進（jìn）行（háng）對刀操作

（1）對刀操作的定義

調整每把刀的刀位點，使其盡（jìn）量重合於某一理想基準點，這一過程稱為（wéi）對刀。

（2）對刀操作的過程（chéng）

1）手動操作加工端麵，記錄下刀位點的Z向機械坐標值。

2）手（shǒu）動操作加（jiā）工外圓，記錄下刀位點的X向機械坐標值，停機測量工件直徑，計算出主軸（zhóu）中心的機（jī）械坐標值。

 3）將X、Z值輸（shū）入相應的刀具幾何偏移存儲器中。

（3）利用刀具幾何（hé）偏移（yí）進行對刀操作（zuò）的實質

利用刀具幾（jǐ）何偏（piān）移進行對刀的（de）實質就是利用刀（dāo）具幾何偏移使工件坐標（biāo）係原（yuán）點與機床原點重合。

3. 刀具偏移的應（yīng）用

利用刀具偏移功能，可以修整（zhěng）因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。

例：加工外（wài）圓（yuán）表麵時，如（rú）果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此（cǐ）時隻需將刀具偏移存儲器（qì）中的X值減（jiǎn）小（xiǎo）0.2，並用原刀具及原（yuán）程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現Z方向（xiàng）的誤差，則其修整（zhěng）辦法相（xiàng）同。

四、刀尖圓弧半徑補償（G40、G41、G42）

1. 刀尖圓弧（hú）半徑補償的定義

在實際加工中，由於刀具產生磨損及精（jīng）加工的需要，常將車刀的刀尖修磨成半徑較小的圓弧，這時的（de）刀（dāo）位點為刀尖圓弧的圓心。

為確（què）保（bǎo）工件輪廓形狀，加工（gōng）時不（bú）允許刀具刀尖圓弧的圓心運動（dòng）軌跡與被加工工件輪廓重合，而應與工件輪廓偏移一個半（bàn）徑值，這（zhè）種偏移稱為刀尖圓弧半徑補償。圓弧（hú）形車刀的刀刃（rèn）半徑偏移也與其相同。

2. 假想刀尖與（yǔ）刀（dāo）尖圓弧（hú）半徑

在理想狀態下，我們總是將尖形車刀的刀位點假想成一（yī）個（gè）點，該點即為假想刀尖（圖中的（de）A點）。

在對刀時也是以假想刀尖進行對刀。但實際加工中的車刀，由於工藝或其他（tā）要求，刀尖往往不是一（yī）個理想（xiǎng）的點，而是一段圓弧（如圖中的BC圓弧）。

所（suǒ）謂刀尖圓弧半徑（jìng）是（shì）指（zhǐ）車刀刀尖圓弧所（suǒ）構成的假想（xiǎng）圓半（bàn）徑（圖中的r）。實踐中，所有車（chē）刀均有大小不等（děng）或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實際加工中是不存在的。

3. 未使用刀尖圓弧半徑補償時的加（jiā）工誤差分析

（1）加（jiā）工台階麵或端麵時，對加工表麵的尺寸和形狀影響不大，但在端麵的中心位置和台階的清角位置會產生殘留誤差

（2）加工圓（yuán）錐麵時，對圓錐的錐（zhuī）度不會產生影（yǐng）響，但對錐麵（miàn）的大小端尺寸會產生較大的影響（xiǎng），通常情況下，會使外（wài）錐麵的尺寸變大，而使內錐麵的（de）尺（chǐ）寸變小（xiǎo）。

（3）加工圓弧時，會對圓弧的圓度和圓弧半（bàn）徑產生影響。

加工外凸圓弧（hú）時，會使加工後的圓弧半徑變小

其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，。

加工內凹圓弧時，會使加工後的圓弧半徑（jìng）變大

其值（zhí）=理論輪廓半徑R+刀（dāo）尖圓弧半徑r，。

4. 進行刀具半（bàn）徑補償（cháng）時（shí）應注意的（de）事項（xiàng）

（1）刀（dāo）具圓弧半徑（jìng）補償模式的建立與（yǔ）取消程序段隻能在G00或G01移動指令（lìng）模式下才有效。

（2）G41／G42不帶參數，其補償（cháng）號(代（dài）表所用刀具對應（yīng）的刀尖半徑補償值)由T指（zhǐ）令指定。該刀尖（jiān）圓弧（hú）半徑補償（cháng）號與刀具偏置（zhì）補償號對應。

（3）采（cǎi）用切線切入方式或法線切入方式建立或取消刀補。對於不便於沿（yán）工件輪廓（kuò）線方向切向或法向切入切出時，可根據情況增加一個過渡圓弧的輔助程序段。

（4）為了防止在刀具半徑補償建（jiàn）立與取消過程中刀具產生（shēng）過切現象，在建立與取消補（bǔ）償時，程序段的起始（shǐ）位置與（yǔ）終（zhōng）點位置最好與補償方向（xiàng）在同一側（cè）。

 （5）在刀（dāo）具補償模式下，一般不允許存在連續兩段以上的補償平麵內非移（yí）動指令，否則刀具也會出現過（guò）切等危險（xiǎn）動（dòng）作。補償平麵非移動指令（lìng）通常指僅有G、M、S、F、T指令的程序段（如G90、M05）及程序暫停（tíng）程（chéng）序段（G04 X10.0）。

 （6）在（zài）選擇刀尖圓弧偏（piān）置方向和刀沿位置時，要特別注意前（qián）置刀架和後置刀架的區別。